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电磁流量计流量异常分析及处理措施建议

来源:    发布日期:2019-07-17 15:01:55    作者:

电磁流量计流量异常分析及处理措施建议
摘 要: 乐滩水电站经过十几年的运行之后,出现局部电磁流量计流量异常的情况。笔者针对该问题,通过对原始资料、运行资料及现场相关试验结果的分析,找出渗流量异常的原因; 分析异常情况对坝段稳定的影响; 并提出合理的处理措施和技改建议。

1 概述
乐滩水 电 站 工 程 控 制 流 域 面 积 118 000 km2 ,多年平均流量 2 180 m3 /s,正常蓄水位 112 m,水库总库容 9.5 亿 m3 。坝顶高程为 130 m,坝顶坝轴线总长 586.3 m。主要建筑物从右至左依次布置有右岸重力坝、溢流坝、河床式厂房、左岸船闸、船闸冲沙闸、左岸重力坝、左岸接头土石坝,开关站布置于安装间下游侧。[1]溢流坝 12 号坝段长 25 m,坝基宽 47 m,护坦宽 10 m,坝块位于左岸河漫滩,桩号 0+154.0 ~ 0+179.0( 坝段上游面桩号为 0 + 000.0) 。B12MHP - 6电磁流量计流量位于 12 号坝段 71.5 m 层基础廊道内,位置约为下 0+005.0、0+165.4,距离上游面 5 m。根据运行数据,B12MHP - 6 电磁流量计流量自2017 年 6 月 30 日至 2018 年 8 月 3 日变化范围为210 ~ 241 mL /s,基本处于稳定状态。2018 年 8 月 9日出现渗流量突然变大的异常情况

2 原因分析
2.1 原始地质条件分析
对 B12MHP - 6 流量异常的现象,首先要分析是否与其初始地质条件有关,查阅原始资料得知:12 号坝块建基面为单斜构造; 据基坑地质编录有陡缓倾角断层及节理裂隙发育: 顺层挤压错动逆断层 f102、f103 两条,分别位于坝踵 0 + 172.5、0+000 和 0+160.0、0+000 处,并顺层贯通坝踵及坝趾和护坦,为片状岩及方解石充填。基坑开挖揭露 12 号坝块岩体浅部岩溶较发育,施工开挖已将溶沟、溶槽清除,但在坝块建基面上尚有 5 个小溶洞原始地质资料初步分析得知,B12MHP - 6排水孔所在位置初始地质条件较差,建设初期通过工程手段处理后,各项指标达到设计要求。但是在经过多年的运行后,底部可能存在局部的渗水裂隙或溶洞。为进一步分析排水孔的贯通特性,需对排水孔进行现场封孔压力试验。
2.2 现场封孔压力实验
2018 年 8 月 14 日对 B12MHP-6 排水孔进行封孔压力实验,首次测得压力为 0.37 MPa,此时渗流量为 320 mL /s,水质浑浊,上游水位为 110.46 m,下游水位为 88.06 m; 在 2018 年 8 月 17 日再次测量,压力 为 0. 38 MPa,此 时 渗 流 量 为 375 mL /s,水质浑浊,量筒底部见泥沙样沉淀物,上游水位为110.13 m,下 游 水 位 为 88. 73 m。经 过 多 次 测 量,压力值均在 0.38 MPa 左右。由排水孔压力数据换算得知,该排水孔的渗压水位约为 109.00 m,远高于同期下游尾水位,而与水库水位相当。由此推断 B12MHP -6 渗水的来源主要为水库渗水。

3 影响程度分析
对于排水孔渗流异常的现象,工程主要关注该异常是否影响到电站的坝基稳定运行状态,需重点对该部位运行期间的扬压力、位移等监测资料进行分析。
监测资料只对 B12MHP-6 排水孔所在的 12 号坝,以及相邻的 11 号坝和厂房 4 号机组 3 个坝段进行横向分析; 纵向分析为对历年状态和 B12MHP -6排水孔出现异常期间( 2018 年 8 月 1 日至 2018 年 9月 30 日) 的两个时间段进行分析。历年监测数据结合《广西乐滩水电站大坝安全监测资料分析报告》[2]、《12 号坝及附近坝段历年监测数据》[3] 进行,B12MHP-6 排水孔出现异常时期资料由该电站监测负责人提供。

3.1 扬压力分析
由表 2 可知,在 B12MHP-6 排水孔渗流异常期间,附近扬压力孔 B11UP-1、B12UP-1 及 CUP4-2的测值并没有出现突变和其他异常,且最大值均小于历年运行的最大值,坝基扬压力基本稳定。
扬压力为坝基渗压稳定分析的重要指标,因此除了对历年特征值进行分析外,有必要对渗流异常期间整个工程纵向监测断面及 B12MHP - 6 排水孔相邻坝段 4 号机组( 12 号坝无横断面) 的横向监测断面进行分析。
由图 2 及图 3 可知,坝基扬压水位主要受上下游水位共同影响,蓄水运行以来,坝基扬压水位均无趋势性变化,纵向断面坝基扬压水位总体呈现“中间 低、两 岸 高”的 分 布,扬 压 水 头 总 体 呈 现“中间高、两岸低”的分布; 帷幕后横向扬压水位总体呈上游侧往下游侧逐渐减小的分布,且均低于下游水位,分布规律正常。

3.2 渗压系数分析
渗压系数设计采用值[4]: 河床坝段渗压系数为 0.25,岸坡坝段渗压系数为 0.35; 选取上游水位较高( 大于 111.00 m) 并且下游水位较低的不利工况,统计渗压系数特征值见表 3。
由表 3 可知,在历年观测数据中,扬压力孔B11UP-1、B12UP-1 及 CUP4-2 渗压系数均小于控制指标 0.25。在 B12MHP -6 排水孔渗流异常期间,扬压力孔 B11UP -1、B12UP -1 及 CUP4-2 的渗压系数均小于 0 ,向监测运行管理人员了解,原因为扬压水位均低于下游水位,渗压系数可认为为0。说明坝段坝基渗透性较小,渗压力系数满足设计要求。除此之外,对排水孔出现异常期间,12 号坝段及相邻坝段的水平位移、垂直位移等监测资料进行分析,均未发现异常。
综合分析得知,12 号坝段 B12MHP -6 排水孔底部存在局部的渗水裂隙或溶洞,在长期的渗透过程中,裂隙( 溶洞) 与上游局部贯通,裂隙( 溶洞)中的充填物被带出,渗透通道相应扩展,导致渗水量增大。但排水孔的孔底高程约为 43 m,而扬压力孔安装埋设高程约为 67.5 m,二者高程相差 24.5m,坝基渗透压力未受到排水孔异常情况的明显影响,12 号坝段的运行状态稳定,无异常。

4 结论及建议
针对 B12MHP - 6 电磁流量计流量增大的异常情况,综合各方面分析,得出以下几点结论:
1) 12 号坝段的运行状态无异常;
2) 排水孔的渗水主要为水库渗水;
3) 该渗水通道在较深的坝基部位,但对坝基的扬压力基本无影响;
4) 渗水通道存在局部渗透破坏、通道扩大的现象及趋势。

若想知道 B12MHP-6 排水孔是否存在裂隙( 溶洞) 及其具体分布情况,需要进一步采取示踪实验、孔内摄像等物探措施。基于以上结论,为了防止该坝段深部基岩裂隙渗透破坏的进一步发展,减轻基础渗漏泵房的抽水压力,建议针对 B12MHP - 6 排水孔渗水异常增大问题采取帷幕补强等工程处理措施,防止渗透破坏的进一步发展,并继续加强该孔的渗流量监测,有异常情况及时向有关单位通报。相关措施施工完毕后,再按要求恢复坝段的扬压力监测孔及排水孔等设施。

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